乳聚丁苯橡膠苯乙烯脫氣塔運行周期影響分析

趙志芳 段瑞軍 葛傳龍

摘 ?????要：以撫順石化乳聚丁苯橡膠裝置為研究對象，分析了苯乙烯脫氣塔運行周期短的原因及影響因素，提出了苯乙烯脫氣塔優化控制措施，達到了延長脫氣塔使用周期，從而減少廢膠產生量，降低清膠勞動強度，為裝置高負荷生產提供保證。

關 ?鍵 ?詞：苯乙烯脫氣塔;運行周期;篩板塔;丁苯橡膠

中圖分類號：TQ050.7???????文獻標識碼：?A ??????文章編號： 1671-0460（2019）11-2573-04

Analysis on Operating Cycle of Styrene Degassing Tower in

Emulsion Polystyrene-butadiene Rubber Unit

ZHAO Zhi-fang， DUAN?Rui-jun， GE Chuan-long

（PetroChina Fushun Petrochemical Company， Liaoning Fushun 113004， China）

Abstract： Taking emulsion polybutadiene-styrene rubber unit in Fushun petrochemical company?as a?research object， the reasons of short operation period of styrene degassing tower were analyzed as well as?influencing factors， and the optimum control measures of styrene degassing tower were put forward， so as to prolong the service period of degassing tower， thereby reducing the production of waste rubber， reducing the labor intensity of clearing rubber， and providing guarantee for high-load operation of the unit.

Key words： Styrene degassing tower; Operation cycle; Sieve tray tower; Styrene-butadiene rubber

苯乙烯脫氣塔是乳聚丁苯橡膠裝置單體回收單元的關鍵設備，脫氣塔的平穩運行能夠有效降低裝置能耗、膠乳中殘苯含量及污水系統含油量。本文以撫順石化公司丁苯橡膠裝置為研究對象，對近幾年脫氣塔運行控制情況進行分析，找出影響脫氣塔運行周期的原因，并提出了相應整改造措施，為裝置高負荷長周期運行提供保障。

1 ?生產情況介紹

1.1 ?脫氣塔技術參數

撫順石化公司丁苯橡膠裝置苯乙烯脫氣塔為篩板塔，主要作用是脫除并回收聚合膠乳中未反應的苯乙烯。該塔設計有12層塔板，塔頂設計三層擋板以消除塔頂霧沫夾帶現象（表1）。

1.2 ?脫氣塔工藝流程

經閃蒸脫除丁二烯的膠乳由膠乳泵送至脫氣塔上部，與自塔底通入的飽和濕潤蒸汽逆流接觸進行傳質傳熱^[2]。塔釜溫度控制50～70 ℃ ，塔頂溫度40～60 ℃ ，塔頂壓力-0.092～-0.74 MPa;系統真空度由二級水環真空泵維持，從塔頂蒸出來的氣相（含苯乙烯、水、少量丁二烯及夾帶膠乳霧沫），經氣液分離后，液體回流到脫氣塔，氣相經過水冷和氨冷后，進入苯乙烯氣液分離罐，分離出的液相流入苯乙烯潷淅器，經沉降分離后苯乙烯進入潷淅器油室，而污水流入廢水池;未被冷凝的氣體與真空閃蒸槽閃蒸出的丁二烯氣體一并送至丁二烯尾氣回收系統。脫氣后的膠乳送至500單元膠乳儲罐。具體工藝流程見圖1。

1.3 ?脫氣塔的運行情況

自2017年裝置大檢修以來，生產SBR1502兩臺脫氣塔運行周期不長，平均運行周期60 d左右，且在清膠作業中發現塔盤篩孔堵塞大量端聚物凝膠。生產SBR1500E的兩臺脫氣塔C-4101、C-4201運行周期變短，平均在30 d左右，最少運行周期僅為20 d，且在清膠作業中發現塔釜及塔釜第一塊塔板凝膠嚴重、近乎堵滿整個空間，打開塔人孔后發現C-4201塔釜塔盤有局部鼓包變形，C-4101塔釜塔板中間凹陷變形（表2）。

2 ?影響因素分析

2.1 ?脫氣塔塔盤完好水平度影響

由于脫氣塔在長時間連續運行過程中，塔釜塔盤在受力不勻或非正常操作條件等影響下局部凸起鼓包變形（主要是塔釜1、2層塔板），這樣變形后的塔盤在投入生產后，出現塔盤膠乳局部凸起部分無膠乳降液層覆蓋，蒸汽在傳質傳熱過程中主要部分從凸起部位上升，而塔盤局部凸起部位由于局部受熱過高短期內會出現大量凝膠，堵塞塔板開孔降低塔板開孔率，影響傳質傳熱，塔盤未凸起區域從塔盤孔漏液，在局部高溫下，產生大量凝膠，最終由于塔釜塔盤凝膠積聚無法完成傳質傳熱，使整個脫氣塔指標不合格，無法長周期運行。目前上述兩臺脫氣塔運行周期基本上在30 d左右，對于1、2線同時生產脫氣塔兩用一備相互切換存在較大困難（圖2）。

2.2 ?膠乳性質的影響

撫順石化公司生產SBR1500E所用的乳化劑采用為單一皂即歧化松香酸鉀皂液，在乳化劑中加料比例為16.733%;SBR 1502乳化劑采用的是由歧化松香酸鉀皂液和脂肪酸皂液所混合皂液，即將15%濃度的歧化松香酸鉀皂液和12.5%濃度的脂肪酸鈉皂液混合使用，在乳化劑中占比分別為8.584%和9.779%。根據生產經驗，采用單一皂的1500E在單體回收單元相對穩定，不易產生凝膠或端聚物;混合皂在實際生產SBR 1502中不穩定易產生蓬松端聚物，這樣在實際生產過程中生產1500E的脫氣塔很少發生凝膠，所以脫氣塔運行周期較長，混合皂1502脫氣塔易產生凝膠和端聚物^[4]，所以脫氣塔運行周期相對較短。針對生產1502脫氣塔運行周期不長的實際情況，加大SBR1502真空閃蒸槽氣相阻聚劑二乙基羥胺的加入比例，由原設計60～80 L/h增加到110～140?L/h，以減緩在相同工藝條件下端聚物的生產量^[5];根據生產實際情況適當縮短1502生產線真空閃蒸槽的切換清理周期，以降低粗濾器清理頻次及延長脫氣塔的運行周期，目前取得很好效果，脫氣塔140 t/d負荷基本上穩定在120 d以上（圖3-4）。

2.3?工藝條件影響

2.3.1 ?真空度對脫氣塔的影響

真空度是脫氣塔運行脫氣的主要指標，膠乳中苯乙烯的分離原理就是根據不同組分在不同壓力溫度下沸點不同經行分離，苯乙烯脫氣塔真空度控制指標為-72～92 kPa，根據汽提分離原理分析真空度越底越能有效的分離膠乳中有力苯乙烯，同時對節省蒸汽用量，保證塔釜組分中游離殘苯得到非常有效的控制，對潷淅器分離污水指標也有有較好表現。

2.3.2 ?塔釜液位的影響。

塔釜液位是保證脫氣塔穩定長周期運行的關鍵，正常生產中如果塔釜液位較高會增加膠乳在塔釜停留時間，容易造成沉積，凝膠增加，降低運行周期，為了保證塔的運行周期：（1）嚴格規定塔釜低液位控制，以30%～50%為最佳，減少膠乳在脫氣塔內停留時間進而降低凝膠生產概率;（2）無特殊生產條件塔釜液位嚴禁高于塔釜最下部降液管溢流口。防止高液位塔釜降液管溢流口長時間淹沒在膠乳中凝膠掛膠堵塞溢流口，使上層塔盤膠乳不能夠連續穩定流入塔釜，從而堵塞脫氣塔。膠乳流量受阻造成塔盤積液層變厚，蒸汽用量增加溫度升高，導致大量凝膠生成直至脫氣塔無法運行。

2.3.3 ?塔釜溫度的影響。

溫度是膠乳破乳生成凝膠的主要原因，同時溫度是保證塔釜膠乳中游離殘苯指標合格的關鍵，因此在保證殘苯指標合格的基礎上要最大程度減少蒸汽用量，降低操作溫度，減少塔釜凝膠生成，相對于設計指標50～70?℃，經驗值（60±5）℃更有利于脫氣塔塔釜溫度控制抑制凝膠生成。

2.3.4 塔頂水噴淋的影響。

水噴淋設計在塔頂，主要作用是在生產中噴淋降低塔頂沖漿及霧沫夾帶膠乳及皂，因此在實際生產中尤其在生產1502混合皂膠乳時建議在塔頂適當打開噴淋水，流量控制在1～1.5?/h，以減少塔頂組分中皂的夾帶比例從而加速潷淅器分離能力，降低污水排放口帶油指標。

2.4?生產負荷影響

在高負荷（140 t/d）以上生產條件下，脫氣塔運行60 d后各項指標參數都接近于脫氣塔末期運行狀況，同時在保證生產指標合格的情況下不利于脫氣塔長周期運行。而在低負荷生產條件下，脫氣塔運行60 d后各項指標均在正常生產指標控制范圍內，有利于脫氣塔長周期運行。所以低負荷生產條件下更能有效延長脫氣塔運行周期（表3）。

3 ?采取措施后效果

3.1 ?SBR1502混合皂脫氣塔運行優化

針對第三條生產線由于生產1502乳化體系為混合皂脫氣塔運行周期不長問題，車間摸索經驗采取以下措施：（1）將三線真空閃蒸槽運行周期縮短，基本上在30～40 d運行周期一切換，減少由真空槽產生的聚合物種子帶入脫氣塔。（2）加大真空閃蒸槽阻聚劑二乙基羥胺的加料比例，由原來60～80 L/h提高到110～140?L/h，最大限度降低真空閃蒸槽生成聚合物的概率。（3）跟蹤閃蒸槽清膠效果，避免由于清理不徹底，遺留聚合物種子影響閃蒸槽使用。（4）脫氣塔塔釜低液位控制（以實際目測結合遠傳校對為準，這一項管理規定由區域班長負責完成）;自2018年2月份開始實施后，已經起到明顯效果，目前第三條生產線兩臺脫氣塔平均運行周期穩定在110～120 d（圖5）。

3.2 ?SBR1500E脫氣塔操作優化

針對一、二線脫氣塔C-4101、 C-4201運行周期短，塔釜凝膠量大的問題;（1）車間總結經驗，查找發現，主要是由于在生產過程中凝膠聚集或操作溫度長時間偏離工藝指標等原因造成脫氣塔塔釜塔盤出現凸起變形所至，已于2018年11月下旬檢修處理，處理完成后于12月6日投入使用，效果明顯變好，為了能夠防止類似情況再次發生，對脫氣塔操作溫度及清膠效果進行有針對性監控，以消除塔盤縫隙凝膠變化應力對塔盤影響;（2）脫氣塔低液位控制（以實際目測結合遠傳校對為準）;（3）重點檢查脫氣塔清理質量及塔盤內件實際狀態 ;（4）對C-4201加熱蒸汽調節閥過濾器進行清理。經過調整實施后目前C-4201運行狀態明顯見好，基本上消除塔釜由于受熱不勻連續產生凝膠的問題，實現脫氣塔長周期運行。

4 ?結 論

通過對脫氣塔塔盤的修復、工藝操作條件的優化，有效延長了脫氣塔的運行周期，但是脫氣塔運行還受生產負荷、操作經驗及氣密合格率等其他一些因素影響，還需綜合考慮。

參考文獻：

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[5]段瑞軍，王淮，趙志芳，等.丁苯橡膠裝置單體回收單元長周期運行的探討[J].當代化工，2016，45（5）：1040-1041+1072.